JP7306289B2 - semiconductor devices and amplifiers - Google Patents
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Description
本開示は、半導体装置に関する。 The present disclosure relates to semiconductor devices.
接地導体面上に設けられた誘電体基板と、接地導体面上に設けられた半導体基板と、誘電体基板上の配線パターンと半導体基板上の電極との間を接続するボンディングワイヤと、接地導体面に電気的に接続される金属ブロックとを備える電子回路が知られている。この電子回路では、金属ブロックは、ボンディングワイヤの下方に配置されている(例えば、特許文献1の図7参照)。 A dielectric substrate provided on a ground conductor surface, a semiconductor substrate provided on the ground conductor surface, a bonding wire connecting a wiring pattern on the dielectric substrate and an electrode on the semiconductor substrate, and a ground conductor. Electronic circuits are known which comprise a metal block electrically connected to a surface. In this electronic circuit, the metal block is arranged below the bonding wires (see FIG. 7 of Patent Document 1, for example).
ボンディングワイヤのインダクタンスが増加すると、ボンディングワイヤを通る信号の位相がずれて、信号の伝送に関する所望の特性が得られない場合がある。 As the inductance of the bond wire increases, the signal passing through the bond wire may be out of phase and the desired characteristics of signal transmission may not be achieved.
本開示は、ボンディングワイヤのインダクタンスを低減可能な半導体装置及び増幅器を提供する。 The present disclosure provides a semiconductor device and amplifier capable of reducing bonding wire inductance.
本開示は、
接地面と、
前記接地面の上に設けられ、第1上面を有するキャパシタと、
前記接地面の上に設けられ、第2上面を有する半導体チップと、
前記第1上面と前記第2上面との間を接続するボンディングワイヤと、
前記接地面の上に設けられ、前記接地面に電気的に接続される少なくとも一つの導電性部材とを備え、
前記接地面に対する平面視にて、前記ボンディングワイヤが延伸する方向を第1方向とし、前記第1方向に直交する方向を第2方向とするとき、
前記導電性部材は、前記平面視にて、前記ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置する、半導体装置を提供する。
This disclosure is
a ground plane;
a capacitor disposed on the ground plane and having a first top surface;
a semiconductor chip provided on the ground plane and having a second upper surface;
a bonding wire connecting between the first top surface and the second top surface;
at least one conductive member provided on the ground plane and electrically connected to the ground plane;
When the direction in which the bonding wire extends is defined as a first direction and the direction orthogonal to the first direction is defined as a second direction in plan view with respect to the ground plane,
The conductive member provides a semiconductor device in which the conductive member is positioned away from the bonding wire in the second direction in the plan view.
また、本開示は、
接地面と、
前記接地面の上に設けられ、第1上面を有する第1キャパシタと、
前記接地面の上に設けられ、第2上面を有する第1トランジスタと、
前記第1上面と前記第2上面との間を接続する少なくとも一本の第1ボンディングワイヤと、
前記接地面の上に設けられ、前記接地面に電気的に接続される少なくとも一つの導電性部材と、
前記接地面の上に設けられ、第3上面を有する第2キャパシタと、
前記接地面の上に設けられ、第4上面を有する第2トランジスタと、
前記第3上面と前記第4上面との間を接続する複数の第2ボンディングワイヤと、
前記接地面の上に設けられ、前記接地面まで貫通する空間が形成された基板とを備え、
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、前記第1キャパシタ及び前記第2キャパシタを介して互いに並列に接続されており、
前記第1トランジスタは、前記第2トランジスタよりも低出力タイプであり、
前記第1ボンディングワイヤは、前記第2ボンディングワイヤよりも本数が少なく、
前記接地面に対する平面視にて、前記第1ボンディングワイヤが延伸する方向を第1方向とし、前記第1方向に直交する方向を第2方向とするとき、
前記導電性部材は、前記平面視にて、前記第1ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置する、増幅器を提供する。
This disclosure also provides
a ground plane;
a first capacitor provided on the ground plane and having a first top surface;
a first transistor overlying the ground plane and having a second top surface;
at least one first bonding wire connecting between the first top surface and the second top surface;
at least one conductive member provided on the ground plane and electrically connected to the ground plane;
a second capacitor provided on the ground plane and having a third upper surface;
a second transistor overlying the ground plane and having a fourth top surface;
a plurality of second bonding wires connecting between the third top surface and the fourth top surface;
a substrate provided on the ground plane and having a space penetrating to the ground plane;
the first transistor and the second transistor are connected in parallel to each other via the first capacitor and the second capacitor;
the first transistor is of a lower output type than the second transistor;
The first bonding wires are less in number than the second bonding wires,
When the direction in which the first bonding wire extends is defined as a first direction and the direction orthogonal to the first direction is defined as a second direction in plan view with respect to the ground plane,
The conductive member provides an amplifier spaced apart from the first bonding wire in the second direction in the plan view.
本開示によれば、ボンディングワイヤのインダクタンスを低減可能な半導体装置及び増幅器を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a semiconductor device and an amplifier capable of reducing bonding wire inductance.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, the embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1)本開示の一実施形態における半導体装置は、
接地面と、
前記接地面の上に設けられ、第1上面を有するキャパシタと、
前記接地面の上に設けられ、第2上面を有する半導体チップと、
前記第1上面と前記第2上面との間を接続するボンディングワイヤと、
前記接地面の上に設けられ、前記接地面に電気的に接続される少なくとも一つの導電性部材とを備え、
前記接地面に対する平面視にて、前記ボンディングワイヤが延伸する方向を第1方向とし、前記第1方向に直交する方向を第2方向とするとき、
前記導電性部材は、前記平面視にて、前記ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置する、半導体装置である。
(1) A semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure is
a ground plane;
a capacitor disposed on the ground plane and having a first top surface;
a semiconductor chip provided on the ground plane and having a second upper surface;
a bonding wire connecting between the first top surface and the second top surface;
at least one conductive member provided on the ground plane and electrically connected to the ground plane;
When the direction in which the bonding wire extends is defined as a first direction and the direction orthogonal to the first direction is defined as a second direction in plan view with respect to the ground plane,
The conductive member is a semiconductor device positioned apart from the bonding wire in the second direction in plan view.
(1)によれば、前記導電性部材は、前記平面視にて、前記ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置するので、前記ボンディングワイヤを中心に同心円状に発生する磁力線(磁界)の少なくとも一部は、前記導電性部材によって遮断される。前記ボンディングワイヤから発生する磁界の少なくとも一部が前記導電性部材により遮断されることにより、前記ボンディングワイヤのインダクタンスを低減できる。 According to (1), since the conductive member is positioned away from the bonding wire in the second direction in plan view, the lines of magnetic force (magnetic field) generated concentrically around the bonding wire At least a portion is interrupted by the conductive member. At least part of the magnetic field generated from the bonding wire is blocked by the conductive member, so that the inductance of the bonding wire can be reduced.
また、ボンディングワイヤは上方に突出するように湾曲している。そのため、金属ブロックがボンディングワイヤの下方のみに位置する形態(例えば、特許文献1の図7)では、ボンディングワイヤのインダクタンスの低減効果を高めるには、金属ブロックの上端を上方に突出するように湾曲する形状に変形することが求められる。しかしながら、そのように湾曲させる変形は、製造やコストの点で難しい。これに対し、(1)の形態では、前記導電性部材が前記ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置するので、前記導電性部材をそのように変形しなくても、前記ワイヤボンディング(特に、上方の突出する頂部)に前記導電性部材を容易に近づけることができる。したがって、(1)の形態は、金属ブロックがボンディングワイヤの下方のみに位置する形態に比べて、ボンディングワイヤのインダクタンスを容易に低減できる。 Also, the bonding wires are curved so as to protrude upward. Therefore, in a configuration in which the metal block is positioned only below the bonding wires (for example, FIG. 7 of Patent Document 1), in order to enhance the effect of reducing the inductance of the bonding wires, the upper end of the metal block should be curved so as to protrude upward. It is required to transform into a shape that However, such curving deformation is difficult in terms of manufacturing and cost. On the other hand, in the mode (1), the conductive member is positioned apart from the bonding wire in the second direction, so that the wire bonding (especially , an upper protruding top) can be easily accessed by the conductive member. Therefore, the configuration (1) can easily reduce the inductance of the bonding wires compared to the configuration in which the metal block is positioned only below the bonding wires.
また、金属ブロックがボンディングワイヤの下方のみに位置する形態(例えば、特許文献1の図7)では、金属ブロックの設置後でなければ、ボンディングワイヤを組み付けることは難しい。これに対し、(1)の形態では、前記導電性部材は、前記平面視にて、前記ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置するので、前記導電性部材の設置後でも設置前でも、前記ボンディングワイヤを組み付けできる。よって、半導体装置の製造の自由度が向上する。 In addition, in a form in which the metal block is positioned only below the bonding wire (for example, FIG. 7 of Patent Document 1), it is difficult to assemble the bonding wire until after the metal block is installed. On the other hand, in the mode (1), the conductive member is positioned apart from the bonding wire in the second direction in the plan view, so that the conductive member can The bonding wire can be assembled. Therefore, the degree of freedom in manufacturing the semiconductor device is improved.
(2)前記導電性部材から前記ボンディングワイヤの頂部までの最短距離は、前記接地面から前記頂部までの最短距離以下でもよい。 (2) The shortest distance from the conductive member to the top of the bonding wire may be less than or equal to the shortest distance from the ground plane to the top.
(2)によれば、前記導電性部材が前記ボンディングワイヤに近接するので、前記ボンディングワイヤから発生する磁界が、前記導電性部材によって遮断される面積が大きくなる。よって、前記ボンディングワイヤのインダクタンスをより低減できる。 According to (2), since the conductive member is close to the bonding wire, the area where the magnetic field generated from the bonding wire is blocked by the conductive member increases. Therefore, the inductance of the bonding wire can be further reduced.
(3)前記導電性部材の前記接地面からの最大高さは、前記ボンディングワイヤの頂部の前記接地面からの高さ以上でもよい。 (3) The maximum height of the conductive member from the ground plane may be greater than or equal to the height of the top of the bonding wire from the ground plane.
(3)によれば、前記ボンディングワイヤの頂部から斜め上方の磁界部分が前記導電性部材によって遮断されるので、前記ボンディングワイヤから発生する磁界が、前記導電性部材によって遮断される面積が大きくなる。よって、前記ボンディングワイヤのインダクタンスをより低減できる。 According to (3), since the magnetic field obliquely upward from the top of the bonding wire is blocked by the conductive member, the area where the magnetic field generated from the bonding wire is blocked by the conductive member increases. . Therefore, the inductance of the bonding wire can be further reduced.
(4)前記導電性部材は、前記平面視にて、前記キャパシタと前記半導体チップとの間に位置してもよい。 (4) The conductive member may be located between the capacitor and the semiconductor chip in plan view.
(4)によれば、前記導電性部材が前記ボンディングワイヤに近接するので、前記ボンディングワイヤから発生する磁界が、前記導電性部材によって遮断される面積が大きくなる。よって、前記ボンディングワイヤのインダクタンスをより低減できる。 According to (4), since the conductive member is close to the bonding wire, the area where the magnetic field generated from the bonding wire is blocked by the conductive member increases. Therefore, the inductance of the bonding wire can be further reduced.
(5)前記導電性部材は、前記第2方向からの側面視にて、前記ボンディングワイヤの少なくとも一部と重なってもよい。 (5) The conductive member may overlap at least a portion of the bonding wire in a side view from the second direction.
(5)によれば、前記ボンディングワイヤの少なくとも一部を中心に同心円状に発生する磁界が、前記導電性部材によって遮断される面積が大きくなるので、前記ボンディングワイヤのインダクタンスをより低減できる。 According to (5), the magnetic field concentrically generated around at least a part of the bonding wire is blocked by the conductive member in a larger area, so that the inductance of the bonding wire can be further reduced.
(6)前記導電性部材は、前記第2方向からの側面視にて、前記ボンディングワイヤの少なくとも頂部と重なってもよい。 (6) The conductive member may overlap at least the top portion of the bonding wire in a side view from the second direction.
(6)によれば、前記ボンディングワイヤの頂部を中心に同心円状に発生する磁界が、前記導電性部材によって遮断される面積が大きくなるので、前記ボンディングワイヤのインダクタンスをより低減できる。 According to (6), the magnetic field concentrically generated around the top of the bonding wire is blocked by the conductive member in a larger area, so that the inductance of the bonding wire can be further reduced.
(7)前記平面視にて、前記第2方向とは反対向きの方向を第3方向とするとき、
例えば、
前記導電性部材に含まれる第1導電性部材は、前記平面視にて、前記ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置し、
前記導電性部材に含まれる第2導電性部材は、前記平面視にて、前記ボンディングワイヤから前記第3方向に離れて位置する。
(7) When the direction opposite to the second direction in plan view is the third direction,
for example,
a first conductive member included in the conductive member is positioned apart from the bonding wire in the second direction in the plan view;
A second conductive member included in the conductive member is positioned apart from the bonding wire in the third direction in plan view.
(7)によれば、前記ボンディングワイヤから発生する磁界の前記第2方向の側の磁界部分は、前記第1導電性部材によって遮断され、前記ボンディングワイヤから発生する磁界の前記第3方向の側の磁界部分は、前記第2導電性部材によって遮断される。これにより、前記ボンディングワイヤから発生する磁界が、前記導電性部材によって遮断される面積が大きくなるので、前記ボンディングワイヤのインダクタンスを更に低減できる。 According to (7), the magnetic field portion on the second direction side of the magnetic field generated from the bonding wire is blocked by the first conductive member, and the magnetic field generated from the bonding wire is cut off from the third direction side. is interrupted by said second conductive member. As a result, the area where the magnetic field generated from the bonding wire is blocked by the conductive member is increased, so that the inductance of the bonding wire can be further reduced.
(8)前記接地面の上に設けられ、前記接地面まで貫通する空間が形成された基板を備え、
前記導電性部材、前記ボンディングワイヤ、前記キャパシタ及び前記半導体チップは、前記空間に配置されてもよい。
(8) a substrate provided on the ground plane and having a space penetrating to the ground plane;
The conductive member, the bonding wire, the capacitor and the semiconductor chip may be arranged in the space.
(8)によれば、前記導電性部材、前記ボンディングワイヤ、前記キャパシタ及び前記半導体チップが前記空間に配置されるので、前記接地面の上に設けられる基板が追加されても、半導体装置の前記平面視の方向での厚さの増大を抑制できる。 According to (8), the conductive member, the bonding wire, the capacitor, and the semiconductor chip are arranged in the space. An increase in thickness in the planar view direction can be suppressed.
(9)前記半導体チップは、トランジスタでもよい。 (9) The semiconductor chip may be a transistor.
(9)によれば、前記キャパシタと前記ボンディングワイヤとを使って、前記トランジスタから見たインピーダンスを整合できるので、前記トランジスタを通過する信号の基本波や高調波に対するインピーダンス整合が可能となる。前記ボンディングワイヤのインダクタンスが低減されることにより、2次高調波に対するインピーダンスの分散の増大を抑制できる。これにより、2次高調波に対するインピーダンス整合を広帯域で高精度に実施でき、トランジスタの所望の増幅効率を実現する周波数範囲を広げることができる。 According to (9), since the impedance seen from the transistor can be matched using the capacitor and the bonding wire, it is possible to match the impedance with respect to the fundamental wave and harmonics of the signal passing through the transistor. By reducing the inductance of the bonding wire, it is possible to suppress an increase in the dispersion of the impedance with respect to the second harmonic. As a result, the impedance matching for the second harmonic can be performed over a wide band with high accuracy, and the frequency range in which the desired amplification efficiency of the transistor is achieved can be widened.
(10)本開示の一実施形態における増幅器は、
接地面と、
前記接地面の上に設けられ、第1上面を有する第1キャパシタと、
前記接地面の上に設けられ、第2上面を有する第1トランジスタと、
前記第1上面と前記第2上面との間を接続する少なくとも一本の第1ボンディングワイヤと、
前記接地面の上に設けられ、前記接地面に電気的に接続される少なくとも一つの導電性部材と、
前記接地面の上に設けられ、第3上面を有する第2キャパシタと、
前記接地面の上に設けられ、第4上面を有する第2トランジスタと、
前記第3上面と前記第4上面との間を接続する複数の第2ボンディングワイヤと、
前記接地面の上に設けられ、前記接地面まで貫通する空間が形成された基板とを備え、
前記導電性部材、前記第1キャパシタ、前記第1トランジスタ、前記第1ボンディングワイヤ、前記第2キャパシタ、前記第2トランジスタ及び前記第2ボンディングワイヤは、前記空間に配置されており、
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、前記第1キャパシタ及び前記第2キャパシタを介して互いに並列に接続されており、
前記第1トランジスタは、前記第2トランジスタよりも低出力タイプであり、
前記第1ボンディングワイヤは、前記第2ボンディングワイヤよりも本数が少なく、
前記接地面に対する平面視にて、前記第1ボンディングワイヤが延伸する方向を第1方向とし、前記第1方向に直交する方向を第2方向とするとき、
前記導電性部材は、前記平面視にて、前記第1ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置する、増幅器である。
(10) An amplifier in an embodiment of the present disclosure,
a ground plane;
a first capacitor provided on the ground plane and having a first top surface;
a first transistor overlying the ground plane and having a second top surface;
at least one first bonding wire connecting between the first top surface and the second top surface;
at least one conductive member provided on the ground plane and electrically connected to the ground plane;
a second capacitor provided on the ground plane and having a third upper surface;
a second transistor overlying the ground plane and having a fourth top surface;
a plurality of second bonding wires connecting between the third top surface and the fourth top surface;
a substrate provided on the ground plane and having a space penetrating to the ground plane;
the conductive member, the first capacitor, the first transistor, the first bonding wire, the second capacitor, the second transistor and the second bonding wire are arranged in the space;
the first transistor and the second transistor are connected in parallel to each other via the first capacitor and the second capacitor;
the first transistor is of a lower output type than the second transistor;
The first bonding wires are less in number than the second bonding wires,
When the direction in which the first bonding wire extends is defined as a first direction and the direction orthogonal to the first direction is defined as a second direction in plan view with respect to the ground plane,
The conductive member is an amplifier positioned apart from the first bonding wire in the second direction in plan view.
(10)によれば、前記導電性部材は、前記平面視にて、前記第1ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置するので、前記第1ボンディングワイヤを中心に同心円状に発生する磁力線(磁界)の少なくとも一部は、前記導電性部材によって遮断される。前記第1ボンディングワイヤから発生する磁界の少なくとも一部が前記導電性部材により遮断されることにより、前記第1ボンディングワイヤのインダクタンスを低減できる。 According to (10), since the conductive member is positioned away from the first bonding wire in the second direction in plan view, magnetic lines of force are generated concentrically around the first bonding wire. At least part of the (magnetic field) is blocked by the conductive member. At least part of the magnetic field generated from the first bonding wire is blocked by the conductive member, so that the inductance of the first bonding wire can be reduced.
また、(10)によれば、前記第1キャパシタと前記第1ボンディングワイヤとを使って、前記第1トランジスタから見たインピーダンスを整合できるので、前記第1トランジスタを通過する信号の基本波や高調波に対するインピーダンス整合が可能となる。前記第2キャパシタと前記第2ボンディングワイヤとを使って、前記第2トランジスタから見たインピーダンスを整合できるので、前記第2トランジスタを通過する信号の基本波や高調波に対するインピーダンス整合が可能となる。 Further, according to (10), since the impedance seen from the first transistor can be matched using the first capacitor and the first bonding wire, the fundamental wave and harmonics of the signal passing through the first transistor can be matched. Impedance matching for waves becomes possible. Since the impedance viewed from the second transistor can be matched using the second capacitor and the second bonding wire, it is possible to match the impedance with respect to the fundamental wave and harmonics of the signal passing through the second transistor.
また、(10)では、前記第1トランジスタは、前記第2トランジスタよりも低出力タイプであり、前記第1ボンディングワイヤは、前記第2ボンディングワイヤよりも本数が少ない。そのため、前記第1ボンディングワイヤのインダクタンスの変化は、前記第2ボンディングワイヤのインダクタンスの変化に比べて、高調波のインピーダンス整合に対する影響が大きい。しかしながら、(10)によれば、前記第1ボンディングワイヤのインダクタンスが低減されることにより、前記第1トランジスタを通過する信号の2次高調波に対するインピーダンスの分散の増大を抑制できる。これにより、当該2次高調波に対するインピーダンス整合を広帯域で高精度に実施でき、前記第1トランジスタの所望の増幅効率を実現する周波数範囲を広げることができる。その結果、所望の増幅効率を実現する広帯域の増幅器を実現できる。 Further, in (10), the first transistor is of a lower output type than the second transistor, and the number of the first bonding wires is smaller than that of the second bonding wires. Therefore, the change in the inductance of the first bonding wire has a greater influence on the impedance matching of harmonics than the change in the inductance of the second bonding wire. However, according to (10), by reducing the inductance of the first bonding wire, it is possible to suppress an increase in impedance dispersion with respect to the second harmonic of the signal passing through the first transistor. Thereby, impedance matching for the second harmonic can be performed over a wide band with high accuracy, and the frequency range in which the desired amplification efficiency of the first transistor is realized can be widened. As a result, a broadband amplifier that achieves desired amplification efficiency can be realized.
また、金属ブロックがボンディングワイヤの下方のみに位置する形態(例えば、特許文献1の図7)では、金属ブロックの設置後でなければ、ボンディングワイヤを組み付けることは難しい。これに対し、(10)の形態では、前記導電性部材は、前記平面視にて、前記第1ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置するので、前記導電性部材の設置後でも設置前でも、前記第1ボンディングワイヤを組み付けできる。よって、増幅器の製造の自由度が向上する。 In addition, in a form in which the metal block is positioned only below the bonding wire (for example, FIG. 7 of Patent Document 1), it is difficult to assemble the bonding wire until after the metal block is installed. On the other hand, in the mode (10), the conductive member is positioned apart from the first bonding wire in the second direction in the plan view, so that even after the conductive member is installed and before the installation However, the first bonding wire can be assembled. Therefore, the degree of freedom in manufacturing the amplifier is improved.
次に、本開示の実施形態における半導体装置及び増幅器の具体例を、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Next, specific examples of semiconductor devices and amplifiers according to embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to these examples, but is indicated by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
[本開示の実施形態の詳細]
図1は、第1実施形態における半導体装置の構成例を示す斜視図である。図2は、第1実施形態における半導体装置の構成例を示す平面図である。図1,2を参照して、第1実施形態における半導体装置の構成例について説明する。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a semiconductor device according to a first embodiment. FIG. 2 is a plan view showing a configuration example of the semiconductor device according to the first embodiment. A configuration example of the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
なお、理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本開示の実施形態では、3軸方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)の3次元直交座標系が用いられる。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本開示の実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は、それぞれ、X軸に平行な方向、Y軸に平行な方向、Z軸に平行な方向を表す。X軸方向とY軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。XY平面、YZ平面、ZX平面は、それぞれ、X軸方向及びY軸方向に平行な仮想平面、Y軸方向及びZ軸方向に平行な仮想平面、Z軸方向及びX軸方向に平行な仮想平面を表す。 For ease of understanding, the scale of each member in the drawings may differ from the actual scale. In the embodiment of the present disclosure, a three-dimensional orthogonal coordinate system with three axial directions (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction) is used. In directions such as parallel, right angle, orthogonal, horizontal, vertical, up and down, left and right, misalignment is allowed to the extent that the effects of the embodiments of the present disclosure are not compromised. The X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction represent directions parallel to the X-axis, directions parallel to the Y-axis, and directions parallel to the Z-axis, respectively. The X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are orthogonal to each other. The XY plane, YZ plane, and ZX plane are virtual planes parallel to the X-axis direction and Y-axis direction, virtual planes parallel to the Y-axis direction and Z-axis direction, and virtual planes parallel to the Z-axis direction and X-axis direction, respectively. represents
図1,2に示す半導体装置101は、接地面10、キャパシタ20、半導体チップ30、ボンディングワイヤ40、第1導電性部材50及び第2導電性部材60を備える。
A
接地面10は、接地用の導体面である。接地面10は、例えば、銅等の導体板又は導体膜の表面である。
The
キャパシタ20は、接地面10の上に設けられる素子であり、第1上面21を有する。キャパシタ20は、例えば、接地面10に接する裏面電極を有するダイキャパシタである。キャパシタ20の裏面電極が接地面10に接することで、キャパシタ20の裏面電極は接地面10に接地されるとともに、キャパシタ20の熱は接地面10に放熱される。キャパシタ20は、第1上面21に形成された第1電極22を有する。キャパシタ20は、第1電極22と裏面電極との間に容量部を有する。
半導体チップ30は、接地面10の上に設けられる素子であり、第2上面31を有する。半導体チップ30は、接地面10に接する裏面電極を有する。半導体チップ30の裏面電極が接地面10に接することで、半導体チップ30の裏面電極は接地面10に接地されるとともに、半導体チップ30の熱は接地面10に放熱される。半導体チップ30は、第2上面31に形成された第2電極32を有する。
The
半導体チップ30は、例えば、GaN(窒化ガリウム)デバイス等のトランジスタである。GaNデバイスは、他の半導体デバイス(例えば、Si-LDMOS(シリコン横方向拡散金属酸化膜半導体)やGaAs-FET(ガリウム砒素電界効果トランジスタ)等)と比較し、バンドギャップが広くて移動度も高いため、優れた高周波出力特性を有する。半導体チップ30は、トランジスタ以外の半導体素子(例えば、ダイオード)でもよい。
The
ボンディングワイヤ40は、第1上面21と第2上面31との間を接続する導体であり、第1上面21上の第1電極22に電気的に接続される第1ワイヤ端41と、第2上面31上の第2電極32に電気的に接続される第2ワイヤ端42とを有する。ボンディングワイヤ40は、接地面10から最も離れた頂部43を有し、頂部43を頂点に湾曲している。
The
第1導電性部材50及び第2導電性部材60は、接地面10の上に設けられ、接地面10に電気的に接続される。第1導電性部材50及び第2導電性部材60の図1に示す外形は、直方体であるが、他の形状でもよい。第1導電性部材50及び第2導電性部材60は、それぞれ、ボンディングワイヤ40に対向する表面を有し、図1に示す形態では、ZX平面に平行な表面を有する。
The first
第1導電性部材50及び第2導電性部材60は、その表面の少なくとも一部が金メッキ等の導体で覆われていれば、その内部が導体でなくてもよい。第1導電性部材50及び第2導電性部材60は、例えば、銀ペースト等の導電性の接着部材によって接地面10に固定される。
The inside of the first
図2は、接地面10に対する平面視で半導体装置101を示している。接地面10に対する平面視にて、ボンディングワイヤ40が延伸する方向を第1方向とし、第1方向に直交する方向を第2方向とし、第2方向とは反対向きの方向を第3方向とする。例えば図2において、正のX軸方向は、第1方向の一例であり、負のY軸方向は、第2方向の一例であり、正のY軸方向は、第3方向の一例である。図2において、接地面10に対する平面視は、接地面10の法線方向(Z軸方向)からの視点を示す。
FIG. 2 shows the
第1導電性部材50は、接地面10に対する平面視にて、ボンディングワイヤ40から負のY軸方向に離れて位置し、第2導電性部材60は、接地面10に対する平面視にて、ボンディングワイヤ40から正のY軸方向に離れて位置する。したがって、ボンディングワイヤ40から発生する磁界の負のY軸方向の側の磁界部分は、第1導電性部材50によって遮断され、ボンディングワイヤ40から発生する磁界の正のY軸方向の側の磁界部分は、第2導電性部材60によって遮断される。これにより、ボンディングワイヤ40から発生する磁界が、ボンディングワイヤ40の両側に位置する第1導電性部材50及び第2導電性部材60によって遮断される。よって、ボンディングワイヤ40のインダクタンスを低減する度合いは、ボンディングワイヤ40の片側のみに導電性部材が配置されている形態(例えば、第2導電性部材60が無い形態)に比べて高い。
The first
第1導電性部材50と第2導電性部材60とのうち、一方の導電性部材は、無くてもよい。この形態でも、残りの導電性部材によって、ボンディングワイヤ40のインダクタンスを低減できる。
One of the first
ボンディングワイヤ40の負のY軸方向の側の側面から負のY軸方向に離れて位置する第1導電性部材50の個数は、一つに限られず、複数でもよい。ボンディングワイヤ40の正のY軸方向の側の側面から正のY軸方向に離れて位置する第2導電性部材60の個数は、一つに限られず、複数でもよい。
The number of first
第1導電性部材50と第2導電性部材60とのうち少なくとも一方の導電性部材は、例えば、接地面10に対する平面視にて、キャパシタ20と半導体チップ30との間に位置する。これにより、当該少なくとも一方の導電性部材がボンディングワイヤ40に近接するので、ボンディングワイヤ40から発生する磁界が、当該少なくとも一方の導電性部材によって遮断される面積が大きくなる。よって、ボンディングワイヤ40のインダクタンスをより低減できる。図2に示す形態では、第1導電性部材50と第2導電性部材60との両方が、接地面10に対する平面視にて、キャパシタ20と半導体チップ30との間に位置する。
At least one of the first
図3は、第1実施形態における半導体装置の構成例(変形例)を示す平面図である。図3に示すように、第1導電性部材50と第2導電性部材60との両方が、接地面10に対する平面視にて、キャパシタ20と半導体チップ30との間に位置しなくてもよい。図3に示す形態でも、ボンディングワイヤ40から発生する磁界の負のY軸方向の側の磁界部分は、第1導電性部材50によって遮断され、ボンディングワイヤ40から発生する磁界の正のY軸方向の側の磁界部分は、第2導電性部材60によって遮断される。したがって、図3に示す形態でも、ボンディングワイヤ40のインダクタンスを低減できる。
FIG. 3 is a plan view showing a configuration example (modification) of the semiconductor device according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, both the first
図1,2において、例えば、第1導電性部材50からボンディングワイヤ40の頂部43までの最短距離d1は、接地面10から頂部43までの最短距離H(例えば、接地面10から頂部43の下面までの高さh0)以下である。これにより、第1導電性部材50がボンディングワイヤ40に近接するので、ボンディングワイヤ40から発生する磁界が、第1導電性部材50によって遮断される面積が大きくなる。よって、ボンディングワイヤ40のインダクタンスをより低減できる。同様に、第2導電性部材60からボンディングワイヤ40の頂部43までの最短距離d2は、接地面10から頂部43までの最短距離H(例えば、接地面10から頂部43の下面までの高さh0)以下でもよい。これにより、ボンディングワイヤ40のインダクタンスをより低減できる。
1 and 2, for example, the shortest distance d1 from the first
図4は、導電性部材とボンディングワイヤとの位置関係の第1例を示す図である。第1導電性部材50の接地面10からの最大高さh5は、図4に示すように、ボンディングワイヤ40の頂部43の接地面10からの高さ(例えば、接地面10から頂部43の下面までの高さh0)未満でもよい。図4に示す形態でも、頂部43を中心に同心円状に発生する磁界を第1導電性部材50によって遮断できるので、ボンディングワイヤ40のインダクタンスを低減できる。
FIG. 4 is a diagram showing a first example of the positional relationship between the conductive members and the bonding wires. The maximum height h5 of the first
第2導電性部材60の接地面10からの最大高さh6は、図4に示すように、ボンディングワイヤ40の頂部43の接地面10からの高さ(例えば、接地面10から頂部43の下面までの高さh0)未満でもよい。第1導電性部材50と同様に、ボンディングワイヤ40のインダクタンスを低減できる。
The maximum height h6 of the second
図5は、導電性部材とボンディングワイヤとの位置関係の第2例を示す図である。第1導電性部材50の接地面10からの最大高さh5は、図5に示すように、高さh0以上高さh3未満でもよい。高さh0は、接地面10から頂部43の下面までの高さを表し、高さh3は、接地面10から頂部43の上面までの高さを表す。図5に示す形態でも、頂部43を中心に同心円状に発生する磁界を第1導電性部材50によって遮断できるので、ボンディングワイヤ40のインダクタンスを低減できる。同様に、第2導電性部材60の接地面10からの最大高さh6を高さh0以上高さh3未満にしても、ボンディングワイヤ40のインダクタンスを低減できる。
FIG. 5 is a diagram showing a second example of the positional relationship between the conductive members and the bonding wires. A maximum height h5 of the first
図6は、導電性部材とボンディングワイヤとの位置関係の第3例を示す図である。第1導電性部材50の接地面10からの最大高さh5は、図6に示すように、高さh3以上でもよい。図6に示す形態でも、頂部43を中心に同心円状に発生する磁界を第1導電性部材50によって遮断できるので、ボンディングワイヤ40のインダクタンスを低減できる。同様に、第2導電性部材60の接地面10からの最大高さh6を高さh3以上にしても、ボンディングワイヤ40のインダクタンスを低減できる。
FIG. 6 is a diagram showing a third example of the positional relationship between the conductive members and the bonding wires. The maximum height h5 of the first
図7は、第2実施形態における半導体装置の構成例を示す不感図である。図8は、第2実施形態における半導体装置の構成例を示す平面図である。図7,8を参照して、第2実施形態における半導体装置の構成例について説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。 FIG. 7 is a dead diagram showing a configuration example of a semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 8 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor device according to the second embodiment. A configuration example of the semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. It should be noted that the description of the configuration similar to that of the above-described embodiment will be omitted or simplified by citing the above-described description.
図7,8に示す半導体装置102は、導体板11、キャパシタ120、第1トランジスタ130、ボンディングワイヤ40、第1導電性部材50、第2導電性部材60及び基板12を備える。第1トランジスタ130は、半導体チップの一例である。
A
導体板11の上面は、接地面10である。導体板11は、例えば、銅板である。
The upper surface of the
基板12は、接地面10の上に設けられる、例えば誘電体基板である。基板12は、基板上面13と基板下面14とを有する。基板下面14は、接地面10に接する。基板12には、接地面10まで貫通する空間15が形成されている。空間15は、例えば、基板上面13から基板下面14まで貫通する孔であり、キャビティとも称される。空間15は、完全な孔に限られず、その側面が開口している形態でもよい。接地面10は、空間15を介して露出している。
The
第1導電性部材50、第2導電性部材60、ボンディングワイヤ40、キャパシタ120及び第1トランジスタ130は、空間15に配置される。第1導電性部材50等が空間15に配置されるので、接地面10の上に設けられる基板12が存在していても、半導体装置102の平面視の方向での厚さの増大を抑制できる。
A first
キャパシタ120は、第1電極22及び第3電極23が第1上面21に形成されている。キャパシタ120は、第1電極22と裏面電極との間に形成される第1容量部と、第3電極23と裏面電極との間に形成される第2容量部とを有する。
The
ボンディングワイヤ140は、第1電極22と第3電極23との間を接続する導体であり、第3電極23に電気的に接続されるワイヤ端141と、第1電極22に電気的に接続されるワイヤ端142とを有する。
The
ボンディングワイヤ70は、基板上面13と第1上面21との間を接続する導体であり、基板上面13上の電極91に電気的に接続されるワイヤ端71と、第1上面21上の第3電極23に電気的に接続されるワイヤ端72とを有する。電極91は、入力端子111に直接又不図示の部品を介して入力端子111に電気的に接続される。
The
第1トランジスタ130は、第2電極32及び第4電極33が第2上面31に形成されている。例えば、第2電極32は、ゲート電極であり、第4電極33は、ドレイン電極である。
The
ボンディングワイヤ80は、第2上面31と基板上面13との間を接続する導体であり、第2上面31上の第4電極33に電気的に接続されるワイヤ端81と、基板上面13上の電極92に電気的に接続されるワイヤ端82とを有する。電極92は、メイン出力端子112に電気的に接続される。
The
図8において、第1導電性部材50及び第2導電性部材60は、Y軸方向からの側面視にて、ボンディングワイヤ40の少なくとも一部と重なる。これにより、ボンディングワイヤ40の少なくとも一部を中心に同心円状に発生する磁界が、第1導電性部材50及び第2導電性部材60によって遮断される面積が大きくなるので、ボンディングワイヤ40のインダクタンスをより低減できる。
In FIG. 8, the first
図8では、第1導電性部材50及び第2導電性部材60は、Y軸方向からの側面視にて、ボンディングワイヤ40の少なくとも頂部43と重なる。これにより、頂部43を中心に同心円状に発生する磁界が、第1導電性部材50及び第2導電性部材60によって遮断される面積が大きくなるので、ボンディングワイヤ40のインダクタンスをより低減できる。
In FIG. 8, the first
図9は、一実施形態における増幅器の構成例を示す回路ブロック図である。上述の実施形態と同様の構成については、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図9に示す増幅器103は、第1トランジスタ130及び第2トランジスタ230が第1キャパシタ120及び第2キャパシタ220を介して互いに並列に接続されるドハティ型の増幅器である。
FIG. 9 is a circuit block diagram showing a configuration example of an amplifier in one embodiment. Configurations similar to those of the above embodiments are omitted or simplified by citing the above description. The
増幅器103は、入力端子111、整合回路93、駆動アンプ90、整合回路94及び分配器99を有する入力回路を備える。増幅器103は、整合回路97、第1ボンディングワイヤ40、第1トランジスタ130、ボンディングワイヤ80、整合回路95及びメイン出力端子112を有するキャリア増幅回路を有する。増幅器103は、整合回路297、第2ボンディングワイヤ240、第2トランジスタ230、ボンディングワイヤ280、整合回路96及びピーク出力端子113を有するピーク増幅回路を有する。増幅器103は、第1導電性部材50及び第2導電性部材60を更に備える。
整合回路97は、フィルタ部170、ボンディングワイヤ70及び第1キャパシタ120を有する。整合回路297は、フィルタ部270、ワイヤボンディング273及び第2キャパシタ220を有する。整合回路97と整合回路297は、互いに同じ回路構成を有する。
The matching
図10に示すように、フィルタ部170は、インダクタ171とキャパシタ172とを有し、フィルタ部270は、インダクタ271とキャパシタ272とを有する。第1キャパシタ120は、第1容量部121及び第2容量部122を有する。第1容量部121及び第2容量部122の各々の一端は、ボンディングワイヤ140を介して互いに接続される。第2キャパシタ220は、第3容量部221及び第4容量部222を有する。第3容量部221及び第4容量部222の各々の一端は、ボンディングワイヤ241を介して互いに接続される。
As shown in FIG. 10 ,
第1導電性部材50、第2導電性部材60、第1キャパシタ120、第1トランジスタ130、第1ボンディングワイヤ40、第2キャパシタ220、第2トランジスタ230及び第2ボンディングワイヤ240は、空間15(図7参照)に配置されている。空間15に配置される以外の上述の部品は、基板12に実装される。
The first
図9において、第1トランジスタ130は、第2トランジスタ230よりも低出力タイプであり、第1ボンディングワイヤ40は、第2ボンディングワイヤ240よりも本数が少ない。第1ボンディングワイヤ40の本数は、少なくとも1本(例えば、1本)であり、第2ボンディングワイヤ240の本数は、複数(例えば、2本)である。そのため、第1ボンディングワイヤ40のインダクタンスの変化は、第2ボンディングワイヤ240のインダクタンスの変化に比べて、高調波のインピーダンス整合に対する影響が大きい。しかしながら、増幅器103によれば、第1ボンディングワイヤ40のインダクタンスが低減されることにより、第1トランジスタ130を通過する信号の2次高調波に対するインピーダンスの分散の増大を抑制できる。これにより、当該2次高調波に対するインピーダンス整合を広帯域で高精度に実施でき、第1トランジスタ130の所望の増幅効率を実現する周波数範囲を広げることができる。その結果、所望の増幅効率を実現する広帯域の増幅器103を実現できる。
In FIG. 9 , the
ボンディングワイヤから発生する磁界を遮断する面積を大きくするほど、ボンディングワイヤのインダクタンスを低減する効果が高くなるため、ワイヤの本数が少ない、特に1本のワイヤの場合に、最も効果がある。 The effect of reducing the inductance of the bonding wire increases as the area for blocking the magnetic field generated from the bonding wire increases.
図11は、シミュレーション結果の一例を示す表である。図12は、図11に示すシミュレーション結果の一例を示すグラフである。図11,12は、図1に示す構成において、高さh0を0.27mmに固定した状態で最短距離d1,d2の両方を変化させた場合の、ボンディングワイヤ40のインダクタンス(L値)とその低減量を示す。図11において、h0=0.27mmでd1,d2=∞の欄は、図1に示す構成から第1導電性部材50及び第2導電性部材60を削除した形態(比較形態)のデータを表す。L値低減量は、比較形態のL値からの低減量を表す。最短距離d1,d2を高さh0よりも短くすることによって、L値低減量が増加している。
FIG. 11 is a table showing an example of simulation results. 12 is a graph showing an example of the simulation results shown in FIG. 11. FIG. 11 and 12 show the inductance (L value) of the
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が可能である。 Although the embodiments have been described above, it will be appreciated that various changes in form and detail may be made without departing from the spirit and scope of the claims. Various modifications and improvements such as combination or replacement with part or all of other embodiments are possible.
10 接地面
11 導体板
12 基板
13 基板上面
14 基板下面
15 空間
20 キャパシタ
21 第1上面
22 第1電極
23 第3電極
30 半導体チップ
31 第2上面
32 第2電極
33 第4電極
40 第1ボンディングワイヤ
40 ボンディングワイヤ
41 第1ワイヤ端
42 第2ワイヤ端
43 頂部
50 第1導電性部材
60 第2導電性部材
70 ボンディングワイヤ
71 ワイヤ端
72 ワイヤ端
80 ボンディングワイヤ
81 ワイヤ端
82 ワイヤ端
90 駆動アンプ
91 電極
92 電極
93 整合回路
94 整合回路
95 整合回路
96 整合回路
97 整合回路
99 分配器
101 半導体装置
102 半導体装置
103 増幅器
111 入力端子
112 メイン出力端子
113 ピーク出力端子
120 第1キャパシタ
120 キャパシタ
121 第1容量部
122 第2容量部
130 第1トランジスタ
140 ボンディングワイヤ
141 ワイヤ端
142 ワイヤ端
170 フィルタ部
171 インダクタ
172 キャパシタ
220 第2キャパシタ
221 第3容量部
222 第4容量部
230 第2トランジスタ
240 第2ボンディングワイヤ
241 ボンディングワイヤ
270 フィルタ部
271 インダクタ
272 キャパシタ
273 ワイヤボンディング
280 ボンディングワイヤ
297 整合回路
10
Claims (10)
前記接地面の上に設けられ、第1上面を有するキャパシタと、
前記接地面の上に設けられ、第2上面を有する半導体チップと、
前記第1上面と前記第2上面との間を接続するボンディングワイヤと、
前記接地面の上に設けられ、前記接地面に電気的に接続される少なくとも一つの導電性部材とを備え、
前記接地面に対する平面視にて、前記ボンディングワイヤが延伸する方向を第1方向とし、前記第1方向に直交する方向を第2方向とするとき、
前記導電性部材は、前記平面視にて、前記ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置する、半導体装置。 a ground plane;
a capacitor disposed on the ground plane and having a first top surface;
a semiconductor chip provided on the ground plane and having a second upper surface;
a bonding wire connecting between the first top surface and the second top surface;
at least one conductive member provided on the ground plane and electrically connected to the ground plane;
When the direction in which the bonding wire extends is defined as a first direction and the direction orthogonal to the first direction is defined as a second direction in plan view with respect to the ground plane,
The semiconductor device, wherein the conductive member is positioned apart from the bonding wire in the second direction in plan view.
前記導電性部材に含まれる第1導電性部材は、前記平面視にて、前記ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置し、
前記導電性部材に含まれる第2導電性部材は、前記平面視にて、前記ボンディングワイヤから前記第3方向に離れて位置する、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の半導体装置。 When the direction opposite to the second direction in the plan view is the third direction,
a first conductive member included in the conductive member is positioned apart from the bonding wire in the second direction in the plan view;
7. The semiconductor according to claim 1, wherein a second conductive member included in said conductive member is positioned away from said bonding wire in said third direction in said plan view. Device.
前記導電性部材、前記ボンディングワイヤ、前記キャパシタ及び前記半導体チップは、前記空間に配置される、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の半導体装置。 A substrate provided on the ground plane and having a space penetrating to the ground plane,
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein said conductive member, said bonding wire, said capacitor and said semiconductor chip are arranged in said space.
前記接地面の上に設けられ、第1上面を有する第1キャパシタと、
前記接地面の上に設けられ、第2上面を有する第1トランジスタと、
前記第1上面と前記第2上面との間を接続する少なくとも一本の第1ボンディングワイヤと、
前記接地面の上に設けられ、前記接地面に電気的に接続される少なくとも一つの導電性部材と、
前記接地面の上に設けられ、第3上面を有する第2キャパシタと、
前記接地面の上に設けられ、第4上面を有する第2トランジスタと、
前記第3上面と前記第4上面との間を接続する複数の第2ボンディングワイヤと、
前記接地面の上に設けられ、前記接地面まで貫通する空間が形成された基板とを備え、
前記導電性部材、前記第1キャパシタ、前記第1トランジスタ、前記第1ボンディングワイヤ、前記第2キャパシタ、前記第2トランジスタ及び前記第2ボンディングワイヤは、前記空間に配置されており、
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、前記第1キャパシタ及び前記第2キャパシタを介して互いに並列に接続されており、
前記第1トランジスタは、前記第2トランジスタよりも低出力タイプであり、
前記第1ボンディングワイヤは、前記第2ボンディングワイヤよりも本数が少なく、
前記接地面に対する平面視にて、前記第1ボンディングワイヤが延伸する方向を第1方向とし、前記第1方向に直交する方向を第2方向とするとき、
前記導電性部材は、前記平面視にて、前記第1ボンディングワイヤから前記第2方向に離れて位置する、増幅器。 a ground plane;
a first capacitor provided on the ground plane and having a first top surface;
a first transistor overlying the ground plane and having a second top surface;
at least one first bonding wire connecting between the first top surface and the second top surface;
at least one conductive member provided on the ground plane and electrically connected to the ground plane;
a second capacitor provided on the ground plane and having a third upper surface;
a second transistor overlying the ground plane and having a fourth top surface;
a plurality of second bonding wires connecting between the third top surface and the fourth top surface;
a substrate provided on the ground plane and having a space penetrating to the ground plane;
the conductive member, the first capacitor, the first transistor, the first bonding wire, the second capacitor, the second transistor and the second bonding wire are arranged in the space;
the first transistor and the second transistor are connected in parallel to each other via the first capacitor and the second capacitor;
the first transistor is of a lower output type than the second transistor;
The first bonding wires are less in number than the second bonding wires,
When the direction in which the first bonding wire extends is defined as a first direction and the direction orthogonal to the first direction is defined as a second direction in plan view with respect to the ground plane,
The amplifier, wherein the conductive member is positioned apart from the first bonding wire in the second direction in plan view.
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